Electronul ca un roi de albine

Rezumarea primului mesaj :

Gandindu-ma la experimentul celor doua fante, imi imaginez electronul ca un roi de albine in zbor,  raspandite pe o arie mare, urmaresc o anumita traiectorie (ca o unda). Cand intalnesc obstacole naturale precum crengile copacilor, albinele se strecoara cu usurinta printre acestea, amestecandu-se dupa trecerea prin fante interferand intre ele. Dar daca o cauza oarecare le impiedica raspandirea, toate albinele  formeaza un roi (particula).
Morala; Toate particulele subatomice in mod natural se propaga ca unde. Energia lor este data de frecventa undei si de constanta lui Planck. Orice interventie asupra lor, conduce la formarea unui nod, iar entitatea intradevar devine particula. De fapt interventia asupra particulei inseamna restrangerea gradelor de libertate a acesteia. Acest lucru presupune, ca exista un mediu electromagnetic (eterul cosmic), care permite deplasarea undei (a energiei), in mod natural, dar  care se focalizeaza la restrangerea gradelor de libertate, materializandu-se in particula. Totdeauna particula exista in punctul de plecare si in punctul de sosire, dar pe traiectoria ei este o unda. Orice interventie pe traiectorie  materializeaza unda in particula. Unda reprezinta un transfer de informatie, intre doua locatii ale unei particule. Asa se explica si orbitalii atomului, dati de solutiile ecuatiei lui Schrodinger, tot asa se explica si absorbtia si emisia razelor laser.

Virgil de ce crezi ca electronul formeaza sau poate fi localizat intr-un ,,nor'' care inconjura nucleul unui atom!

Daca analizam emisiunile laser, observam ca frecventa undei emise reprezinta chiar diferenta frecventei de rotatie a electronilor pe cele doua orbite pe care se face saltul acestora in timpul pompajului, si apoi revenirea pe orbita initiala. M-am exprimat cu "orbita" si nu cu "orbital", pentru simplificarea discutiei. Orbitalul insasi reprezinta locatia statistica a electronilor in timp, iar orbita ar fi cea mai mica "diviziune" (daca se poate spune asa), a unui orbital. Ca sa fiu mai explicit orbita reprezinta traseul urmat de electron intr-un timp de 10^-16 secunde, iar orbitalul reprezinta locul geometric al orbitelor intr-un timp de,.. sa spunem 10^-10 secunde, adica dupa ce electronul a parcurs un milion de traiectorii complete. Electronul nefiind insa, un obiect solid, ci doar un nor de stringuri in continua miscare reprezentat de o functie de unda, este imposibil de localizat ca entitate, si de aceia se recomanda expresia de orbital. De altfel este greu de presupus, din motive de simetrie, ca ansamblul nucleu electron, ar sta nemiscat ca un obiect solid, in conditiile unui spatiu neutru.
Nu in ultimul rand, amintesc despre egalitatea de necontestat dintre forta de atractie Coulombiana dintre electron si nucleu, cu forta de respingere centrifuga datorata masei electronului care se roteste pe orbita. Desi modelul planetar al atomului este depasit, nimeni nu poate afirma ca nu exista o forta de interactiune intre nucleu si electron, si opus acesteia, o forta de echilibru, pe care o numim centrifuga. Desigur acest model planetar este intuitiv.
In realitate cred ca electronul nu exista ca particula in interiorul atomului, ci doar ca un manunchi de unde lipsite de masa, care se rotesc, fara sa existe nici forte de atractie, nici forte de respingere. Insa nimeni nu poate spune cu exactitate ce reprezinta atomul "in vivo" inainte de a fi descompus in nucleu si electroni.
Cred ca ecuatia lui Schrodinger completata cu teoria lui De Broglie despre electron, ne furnizeaza suficiente informatii despre atom, ca totusi sa avem o imagine mai aproape de adevar a acestuia.

De ce este necesara energia minima de 0.511 Mev, a fiecarei din cele doua cuante, pentru a da nastere unei perechi electron-pozitron?
Pentru aceasta trebuie sa studiem aspectul acestor cuante, comparativ cu altele cu o energie mai scazuta.
In poza de mai jos ne imaginam un foton de o energie sub pragul de 0.511Mev. Se observa ca apare un unghi alfa dat de tangenta in punctul de inflexiune al sinusoidei cu normala pe directia de propagare a fotonului.

In aceasta a doua poza am reprezentat grafic un foton cu energia peste 0.511 Mev. Din aceasta poza rezulta unghiul alfa cu mult mai mic, panta cresterii campului fiind mult mai abrupta.



Deci nasterea perechii electron-pozitron presupune atat o dublare a intensitatii campului electromagnetic, cat si o panta mai abrupta a cresterii acestuia.

Intr-un univers de stringuri, se vede cum apare perechea electron pozitron;

virgil a scris: Intr-un univers de stringuri, se vede cum apare perechea electron pozitron;

Pai acolo totul e fix, nu se vede cum apare, ca deja au aparut, suntem pusi in fata faptului implinit. Chiar vreau sa vad cum apare perechea. Cu disparitia e mult mai usor.
Hocus-pocus-preparatus.

Pentru a intelege acest lucru, trebuie sa pornim de la foton. Sa vedem cum apare fotonul, cum se propaga si cum poate fi absorbit.
De aceia trebuie sa ne imaginam un atom excitat care urmeaza sa emita o unda laser. De exemplu un atom de hidrogen, este un oscilator armonic natural, acordat pe o frecventa fixa, precum un diapazon. Dar in timp ce diapazonul oscileaza intr-un spatiu "curat" lipsit de un fond sonor apropiat, atomul de hidrogen oscileaza intr-un spatiu oscilant comun miliardelor de atomi. Cand fondul oscilant (background-ul vibrant) se modifica datorita pompajului exterior, atomul studiat se acordeaza pe frecventa de fond noua, prin salturile electronului de pe un orbital pe altul, modificandu-si starea energetica. Revenirea la starea initiala se face prin eliminarea surplusului de energie, adica prin emisiunea unui foton.
Deci cum a aparut fotonul? prin apropierea electronului de nucleu, se modifica lungimea liniilor de forta dintre nucleu si electron. Aceasta presupune intreruperea unor linii de forta si activarea altor linii de forta electromagnetice, iar acest fenomen presupune eliminarea unei "informatii energetice" numita foton.
Deci liniile de forta au un anumit histerezis, un timp de intarziere in acomodarea pe o noua stare energetica.
Energia emisa a fost acumulata in liniile de forta, dintre nucleu si electron. Deci pozitia relativa a doua particule, presupune o anumita stare energetica a acestora. Intuitiv, este ca atunci cand legi doua greutati de un arc, si apoi rotesti ansamblul format. Energia acumulata in sistem se regaseste in spirele deformate ale arcului. Asa si in cazul atomului, energia se afla acumulata in liniile de forta.
Modificarea liniilor de forta (cuplarea sau decuplarea), presupune absorbtia sau punerea in libertate a unui foton. Deci, ce este un foton? este semnalul rezultat in momentul cuplarii sau decuplarii liniilor de forta dintre nucleu si electron. Acest semnal circula cu viteza constanta a luminii, viteza data de timpul de transmitere a informatiei prin spatiul stringurilor.
Expermental s-a constatat ca ciocnirea a doi fotoni de 0.511 Mev fiecare, da nastere la doua formatiuni energetice pereche (electron-pozitron), formatiuni informationale cu timp de histerezis nelimitat. Mai departe Luis de Broglie si Shrodinger, ofera aparatul matematic al tuturor fenomenelor observate.

Expermental s-a constatat ca ciocnirea a doi fotoni de 0.511 Mev fiecare, da nastere la doua formatiuni energetice pereche (electron-pozitron),

Din moment ce in urma ciocnirii a doi fotoni rezulta o pereche de particule, inseamna ca fotonul contine intr-o forma sau alta toate proprietatile particulei rezultante. Daca sarcina electrica poate fi inteleasa ca o stare stationara a valorii maxime sau minime a vectorului camp electric al fotonului, si chiar momentul magnetic al electronului poate fi interpretat ca o inghetare a campului magnetic continut in foton, ramane nedezlegata notiunea de sarcina leptonica si spin. Din moment ce avem de a face cu o noua sarcina, inseamna ca aceasta provine dintr-un alt camp, campul fortelor slabe, care trebuie sa fie continut in fotonul generator, tot sub forma de unda, sub o forma ascunsa, datorita interactiunii slabe cu materia.
Iata deci, ca fotonul este mai complicat decat ne asteptam, continand suprapus peste unda electromagnetica si o unda a campului leptonic, si chiar o unda a fortelor tari din care rezulta sarcina barionica a nucleonilor, sau chiar o unda generatoare de quarci.
De fapt, cine stie exact ce este fotonul?

virgil a scris: momentul magnetic al electronului poate fi interpretat ca o inghetare a campului magnetic continut in foton, ramane nedezlegata notiunea de sarcina leptonica si spin.
Iata deci, ca fotonul este mai complicat decat ne asteptam, continand suprapus peste unda electromagnetica si o unda a campului leptonic, si chiar o unda a fortelor tari din care rezulta sarcina barionica a nucleonilor, sau chiar o unda generatoare de quarci.

(Pe unda clapelor, Mi-e dorul calator)
Sincer eu inca cred ca fotonul e ceva simplu, dar extrem de complicat de inteles.
In rest, frazele pe care le-ai scris mi-au placut tare mult, fiind pe gustul si intelegerea mea. Parca mi-ai citit gandurile si mi-ai luat-o inainte.

Sincer eu inca cred ca fotonul e ceva simplu

Ceva simplu este atunci cand il percepi cu mijloacele pe care ti le-a dat natura. De ce crezi ca a fost descoperit spectrul luminii? pentru ca vedem curcubeul fara nici un efort, a fost usor de studiat. Dar cat de greu s-au descoperit undele radio pe care nu le vede nimeni. Tot asa cred ca mai sunt si alte unde de descoperit care poarta toate proprietatile particulelor. Aceste unde impreuna cu unda electromagnetica, "la pachet" au dat nastere fotonului. Problema este cum reusim sa facem disectia fotonului, ce alte polarizari si ce alti senzori vor pune in evidenta unda leptonica, barionica, gravitationala etc. Fotonul este ca un trandafir ale carui petale au parfumuri, nume si culori diferite. Cu cat cauti mai mult, cu atat te ratacesti mai adanc.

Apropo de foton, sau mai bine cuanta de energie, am urmatoarea intrebare; unde se afla stocata o cuanta de energie cand este absorbita de un electron,dar de un atom, dar de o molecula?. Am pus aceasta intrebare pentru ca raspunsurile corect interpretate pot lamuri care este diferenta dintre unda si particula.

Atunci cand atomul absoarbe cuanta de energie electronul trece pe un nivel de energie superior , atomul sporindu-si cantitatea initiala de energie cu cantitatea suplimentara de energie capatata!
La molecule pentru a se pastra valenta ori se acumuleaza energie in cazul unei ciocniri inelastice cu absorbtie de energie ,molecula vibreaza si se ,,incalzeste'' ori in cazul unei ciocniri elastice cuanta de energie (fotonul) este respins pierzandu-si doar o mica parte din energie si impuls!
In cazul electronului raspunsul este mai complicat:
Cred ca el sufera doar o accelerare, fotonul cedand electronului o parte din impulsul si energia sa ,sau (asta daca energia lui este suficient de mare) electronul absoarbe in totalitate aceasta energie ...

De fiecare data cand o cuanta de energie intalneste o forma de materie, este absorbita, sau reflectata, depinzand de relatia dimensionala intre lungimea de unda a cuantei si formatiunea materiala intalnita. De exemplu cuantele de energie cu lungime de unda foarte mica, au capatat numele de fotoni, pentru ca au calitatea de a smulge electroni din relelele cristaline, care la randul lor sau numit fotoelectroni. Desigur impulsul fotonului este cedat electronului, iar din acel moment fotonul a disparut ca entitate libera. Fotonul incident pe langa impuls, adauga si o masa suplimentara electronului, numita masa relativista. Deci fotonul, acel ""val"" electromagnetic, ramane lipit de electron pana la urmatorul eveniment. Fotonul continuand sa oscileze si sa se roteasca cu viteza luminii in jurul electronului, in timp ce electronul se deplaseaza cu o viteza sporita dar mai mica ca a fotonului. Acest lucru se realizeaza prin miscarea fotonului pe un traseu mai lung, adica pe o elice in jurul electronului, in timp ce electronul merge pe o traiectorie dreapta. Deci electronul are capacitatea de a curba foarte mult traiectoria fotonului. Dar traiectoria luminii este curbata doar de campul gravitational, iar acest lucru inseamna ca electronul detine acest camp. Acest lucru este posibil ca inainte de a exista electronul sa existe o forma embrionara a lui, (poate bosonul Higgs) cuplat in perechi, care atunci cand este ciocnit cu doua cuante gama cu frecventa de rezonanta, sa dea nastere perechii electron-pozitron. Din momentul acela bosonul Higgs devine electron, (respectiv pozitron) pastrandu-si capacitatea de a curba si alte cuante de energie pe care le absoarbe la ""ciocnire"", dand nastere la suprafete echipotentiale in jurul electronului, desigur cu modificarea masei si a vitezei acestuia.
In cazul atomului, acesta poate fi asemanat cu un diapazon care oscileaza pe anumite frecvente. Cand o cuanta de energie loveste un atom, acesta incepe sa vibreze pe alta frecventa un timp, apoi cedeaza energia capatata exact cu aceiasi frecventa. Se comporta ca un diapazon care dupa ce este excitat mai vibreaza un timp pana pierde intreaga energie primita.
Acest lucru se intampla cand lungimea de unda a cuantei este egala cu lungimea de unda a electronului excitat.
In cazul moleculelor, miscarile periodice ale acestora constau in rotiri in jurul uneia din axe. Aceste rotiri vor fi activate de cuante ce au frecventa egala cu perioada de rotire. Cum rotirile moleculelor se fac mai lent decat vibratiile atomice, si lungimile de unda ale cuantelor sunt mult mai mari ajungand in infrarosu.

,, Fotonul continuand sa oscileze si sa se roteasca cu viteza luminii in jurul electronului, in timp ce electronul se deplaseaza cu o viteza sporita dar mai mica ca a fotonului.''
Interesant!
Ai informatii precise sau asa crezi ca se intampla?

Iata ce ma indreptateste sa consider ca asa se petrec lucrurile;

Virgil in logica ta apare o fisura...
din moment ce viteza electronului poate fi accelerata la maxim 20% din viteza luminii(viteza medie este de 6800Km/s), iar fotonul are viteza luminii C~300.000km/s, nu cred ca fotonul poate sa se mai roteasca asemenea unui satelit in jurul electronului!

din moment ce viteza electronului poate fi accelerata la maxim 20% din viteza luminii(viteza medie este de 6800Km/s), iar fotonul are viteza luminii C~300.000km/s, nu cred ca fotonul poate sa se mai roteasca asemenea unui satelit in jurul electronului![quote]
De unde ai stabilit tu aceasta viteza de 6800Km/s?
Viteza electronului in atomul de hidrogen este de 2.188*10^6 m/s, adica a suta parte din viteza luminii, iar pe prima orbita dintr-un atom de metale grele, se se apropie chiar de viteza luminii.
Fotonul nu se roteste ca un satelit, ci oscileaza ca o unda ce este, parcurgand un spatiu curbat datorita campului gravitational propriu, care nu este pus in evidenta deoarece campul electric este mult mai puternic si perturba orice alta masuratoare.

Iar o luam de la inceput?
Aceasta fraza iti apartine?:
Deci fotonul, acel ""val"" electromagnetic, ramane lipit de electron pana la urmatorul eveniment. Fotonul continuand sa oscileze si sa se roteasca cu viteza luminii in jurul electronului, in timp ce electronul se deplaseaza cu o viteza sporita dar mai mica ca a fotonului.
Viteza de 6800km/s am luat-o in urma unei experiente de laborator!Nu am auzit niciodata de un electron care sa aiba viteza luminii!
(poate doar daca este accelerat artificial in sincrotron, dar nici atunci ,doar se apropie, pentru ca particulele incarcate sub acceleratie emit fotoni ( lumina ), pierzand astfel energie)

Da, dar ma refeream la viteza si la modul tau de exprimare in care numesti fotonul satelit. De fapt electronul se deplaseaza in linie dreapta iar fotonul descrie o elice. Cele doua entitati au un traseu comun pana la urmatoarea ciocnire.
Viteza electronului in atom, depinde de numarul de protoni al nucleului. Astfel daca in atomul de hidrogen viteza este de V0= 2.1*10^6m/s, in atomul de Fermium cu z=100, electronul de pe prima orbita va avea viteza de V1= 2.1*10^8m/s;

Ok, Virgil!
Nu stau sa vanez greseli.
Problema care ai pus-o este ce se intampla cand un foton ciocneste frontal un electron?
Insa nu stiu de unde ai luat vitezele acestea asa de mari la electroni!
Da-mi un link ,ceva!

Esti sigur ca viteza electronului la valorile tale sunt exprimate in metrii?
Eu cred ca sunt centimetrii.Te rog verifica.

Insa nu stiu de unde ai luat vitezele acestea asa de mari la electroni!
Da-mi un link ,ceva!

Este suficient sa calculezi, verificand frecventele laser, ai sa vezi ca lungimile de unda cad peste razele orbitelor lui Bhor, apoi aplicand legea lui Coulomb afli care sunt vitezele necesare ale electronilor pentru a nu fi captati de nucleu. Stiu ca mecanica cuantica a renuntat la notiunea de orbita si a introdus orbitalii, dar acesti orbitali sunt rezultate statistice, si nu-ti dau nici un fel de indicii despre cum se comporta electronii in interiorul atomilor. Fie ca ei oscileaza ca unde in interiorul atomilor, viteza de grup a acestora trebuie sa fie in echilibru cu relatia lui Coulomb.
De altfel in fizica clasica sunt niste relatii foarte clare ca;
pentru un atom oarecare viteza corespondenta pe orbita cu numarul cuantic principal ""n"" este; Vn=V1/n;unde V1 este viteza pe prima orbita din atomul studiat.
Iar pentru un atom cu numarul de sarcina Z, viteza pe orbita nr.1 este data in functie de viteza electronului in atomul de hidrogen, multiplicata cu Z. V1=Z*V0; unde cu V0 am notat viteza electronului din atomul de hidrogen. De unde viteza teoretica maxima ar apartine unui element cu numarul de sarcina Zmax=137; care este chiar raportul dintre viteza luminii si viteza minima din atomul de hidrogen. Zmax=3*10^8/2.1*10^6 ; Desigur acest element nu poate exista in realitate.

Viteza este exprimata in metri pe secunda. Nu trebuie sa te mire aceste valori ale vitezelor, pentru ca ele apartin electronilor apropiati de nucleu, care nu pot fi extrasi prin ionizare sau alte metode fiind puternic legati de nucleu. Ceia ce se obtine experimental sunt electronii de valenta, sau electronii liberi din metale, care au energii de legatura foarte scazute, de aceia au viteze relativ mici in comparatie cu viteza luminii.

Bine !
Si noi de care electroni vorbim!?

Despre oricare, diferenta intre ei este viteza, deci impulsul si energia, cat si frecventa undei insotitoare.

Propun sa discutam despre electronii liberi!
Asadar si prin urmare ce crezi ca se intampla cand un electron( care are viteza de vcateva mii de KM/s ) se ciocneste frontal cu un foton?

Electronul preia impulsul fotonului, modifcandu-si traiectoria, viteza, masa, energia. Fotonul dispare ca entitate libera, patrunzand in constitutia electronului, modificandu-i pulsatia pachetului de unde insotitoare conform teoriei lui de Broglie.

!Raspuns partial:
Este vorba de efectul Compton!
Energia iniţială a fotonului incident este transformată în energie cinetică a electronului de recul pe de o parte şi în energie de natură electromagnetică asociată fotonului rezultat în urma împrăştierii pe de alta parte (dar cu o valoare mai mică) , diferenţa de energie fiind atribuita electronului de recul .

Efectul Compton a scos in evidenta faptul ca la ciocnirea unui foton cu un electron se respecta legile conservarii energiei
Formula este urmatoarea;



unde :
λ' >λ = lungimea de unda a fotonului rezultat
λ = lungimea de unda a fotonului in vid
me=masa electronului
θ=unghiul sub care se schimba directia
h=ct.Plank
c= viteza luminii
din aceasta formula se vede ca poti determina lungimea de unda a fotonului rezultat asta tinand cont si de constanta Compton:
λ'-λ=λc(1-cosθ), unde λc este o constantă (lungimea de undă Compton) care are valoarea 2,426x10-12 m = 2,426x10-2 Å